sys/vm/vm_glue.c

   1 /*
   2  * Copyright (c) 1991, 1993
   3  *      The Regents of the University of California.  All rights reserved.
   4  *
   5  * This code is derived from software contributed to Berkeley by
   6  * The Mach Operating System project at Carnegie-Mellon University.
   7  *
   8  * Redistribution and use in source and binary forms, with or without
   9  * modification, are permitted provided that the following conditions
  10  * are met:
  11  * 1. Redistributions of source code must retain the above copyright
  12  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer.
  13  * 2. Redistributions in binary form must reproduce the above copyright
  14  *    notice, this list of conditions and the following disclaimer in the
  15  *    documentation and/or other materials provided with the distribution.
  16  * 3. All advertising materials mentioning features or use of this software
  17  *    must display the following acknowledgement:
  18  *      This product includes software developed by the University of
  19  *      California, Berkeley and its contributors.
  20  * 4. Neither the name of the University nor the names of its contributors
  21  *    may be used to endorse or promote products derived from this software
  22  *    without specific prior written permission.
  23  *
  24  * THIS SOFTWARE IS PROVIDED BY THE REGENTS AND CONTRIBUTORS ``AS IS'' AND
  25  * ANY EXPRESS OR IMPLIED WARRANTIES, INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, THE
  26  * IMPLIED WARRANTIES OF MERCHANTABILITY AND FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE
  27  * ARE DISCLAIMED.  IN NO EVENT SHALL THE REGENTS OR CONTRIBUTORS BE LIABLE
  28  * FOR ANY DIRECT, INDIRECT, INCIDENTAL, SPECIAL, EXEMPLARY, OR CONSEQUENTIAL
  29  * DAMAGES (INCLUDING, BUT NOT LIMITED TO, PROCUREMENT OF SUBSTITUTE GOODS
  30  * OR SERVICES; LOSS OF USE, DATA, OR PROFITS; OR BUSINESS INTERRUPTION)
  31  * HOWEVER CAUSED AND ON ANY THEORY OF LIABILITY, WHETHER IN CONTRACT, STRICT
  32  * LIABILITY, OR TORT (INCLUDING NEGLIGENCE OR OTHERWISE) ARISING IN ANY WAY
  33  * OUT OF THE USE OF THIS SOFTWARE, EVEN IF ADVISED OF THE POSSIBILITY OF
  34  * SUCH DAMAGE.
  35  *
  36  *      from: @(#)vm_glue.c     8.6 (Berkeley) 1/5/94
  37  *
  38  *
  39  * Copyright (c) 1987, 1990 Carnegie-Mellon University.
  40  * All rights reserved.
  41  *
  42  * Permission to use, copy, modify and distribute this software and
  43  * its documentation is hereby granted, provided that both the copyright
  44  * notice and this permission notice appear in all copies of the
  45  * software, derivative works or modified versions, and any portions
  46  * thereof, and that both notices appear in supporting documentation.
  47  *
  48  * CARNEGIE MELLON ALLOWS FREE USE OF THIS SOFTWARE IN ITS "AS IS"
  49  * CONDITION.  CARNEGIE MELLON DISCLAIMS ANY LIABILITY OF ANY KIND
  50  * FOR ANY DAMAGES WHATSOEVER RESULTING FROM THE USE OF THIS SOFTWARE.
  51  *
  52  * Carnegie Mellon requests users of this software to return to
  53  *
  54  *  Software Distribution Coordinator  or  Software.Distribution@CS.CMU.EDU
  55  *  School of Computer Science
  56  *  Carnegie Mellon University
  57  *  Pittsburgh PA 15213-3890
  58  *
  59  * any improvements or extensions that they make and grant Carnegie the
  60  * rights to redistribute these changes.
  61  *
  62  * $FreeBSD: src/sys/vm/vm_glue.c,v 1.94.2.4 2003/01/13 22:51:17 dillon Exp $
  63  * $DragonFly: src/sys/vm/vm_glue.c,v 1.30 2005/06/02 20:57:21 swildner Exp $
  64  */
  65
  66 #include "opt_vm.h"
  67
  68 #include <sys/param.h>
  69 #include <sys/systm.h>
  70 #include <sys/proc.h>
  71 #include <sys/resourcevar.h>
  72 #include <sys/buf.h>
  73 #include <sys/shm.h>
  74 #include <sys/vmmeter.h>
  75 #include <sys/sysctl.h>
  76
  77 #include <sys/kernel.h>
  78 #include <sys/unistd.h>
  79
  80 #include <machine/limits.h>
  81
  82 #include <vm/vm.h>
  83 #include <vm/vm_param.h>
  84 #include <sys/lock.h>
  85 #include <vm/pmap.h>
  86 #include <vm/vm_map.h>
  87 #include <vm/vm_page.h>
  88 #include <vm/vm_pageout.h>
  89 #include <vm/vm_kern.h>
  90 #include <vm/vm_extern.h>
  91
  92 #include <sys/user.h>
  93 #include <vm/vm_page2.h>
  94 #include <sys/thread2.h>
  95
  96 /*
  97  * System initialization
  98  *
  99  * Note: proc0 from proc.h
 100  */
 101
 102 static void vm_init_limits (void *);
 103 SYSINIT(vm_limits, SI_SUB_VM_CONF, SI_ORDER_FIRST, vm_init_limits, &proc0)
 104
 105 /*
 106  * THIS MUST BE THE LAST INITIALIZATION ITEM!!!
 107  *
 108  * Note: run scheduling should be divorced from the vm system.
 109  */
 110 static void scheduler (void *);
 111 SYSINIT(scheduler, SI_SUB_RUN_SCHEDULER, SI_ORDER_FIRST, scheduler, NULL)
 112
 113
 114 static void swapout (struct proc *);
 115
 116 int
 117 kernacc(c_caddr_t addr, int len, int rw)
 118 {
 119         boolean_t rv;
 120         vm_offset_t saddr, eaddr;
 121         vm_prot_t prot;
 122
 123         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 124             ("illegal ``rw'' argument to kernacc (%x)\n", rw));
 125         prot = rw;
 126         saddr = trunc_page((vm_offset_t)addr);
 127         eaddr = round_page((vm_offset_t)addr + len);
 128         vm_map_lock_read(kernel_map);
 129         rv = vm_map_check_protection(kernel_map, saddr, eaddr, prot);
 130         vm_map_unlock_read(kernel_map);
 131         if (rv == FALSE && is_globaldata_space(saddr, eaddr))
 132                 rv = TRUE;
 133         return (rv == TRUE);
 134 }
 135
 136 int
 137 useracc(c_caddr_t addr, int len, int rw)
 138 {
 139         boolean_t rv;
 140         vm_prot_t prot;
 141         vm_map_t map;
 142         vm_map_entry_t save_hint;
 143
 144         KASSERT((rw & (~VM_PROT_ALL)) == 0,
 145             ("illegal ``rw'' argument to useracc (%x)\n", rw));
 146         prot = rw;
 147         /*
 148          * XXX - check separately to disallow access to user area and user
 149          * page tables - they are in the map.
 150          *
 151          * XXX - VM_MAXUSER_ADDRESS is an end address, not a max.  It was once
 152          * only used (as an end address) in trap.c.  Use it as an end address
 153          * here too.  This bogusness has spread.  I just fixed where it was
 154          * used as a max in vm_mmap.c.
 155          */
 156         if ((vm_offset_t) addr + len > /* XXX */ VM_MAXUSER_ADDRESS
 157             || (vm_offset_t) addr + len < (vm_offset_t) addr) {
 158                 return (FALSE);
 159         }
 160         map = &curproc->p_vmspace->vm_map;
 161         vm_map_lock_read(map);
 162         /*
 163          * We save the map hint, and restore it.  Useracc appears to distort
 164          * the map hint unnecessarily.
 165          */
 166         save_hint = map->hint;
 167         rv = vm_map_check_protection(map,
 168             trunc_page((vm_offset_t)addr), round_page((vm_offset_t)addr + len), prot);
 169         map->hint = save_hint;
 170         vm_map_unlock_read(map);
 171
 172         return (rv == TRUE);
 173 }
 174
 175 void
 176 vslock(caddr_t addr, u_int len)
 177 {
 178         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 179             round_page((vm_offset_t)addr + len), 0);
 180 }
 181
 182 void
 183 vsunlock(caddr_t addr, u_int len)
 184 {
 185         vm_map_wire(&curproc->p_vmspace->vm_map, trunc_page((vm_offset_t)addr),
 186             round_page((vm_offset_t)addr + len), KM_PAGEABLE);
 187 }
 188
 189 /*
 190  * Implement fork's actions on an address space.
 191  * Here we arrange for the address space to be copied or referenced,
 192  * allocate a user struct (pcb and kernel stack), then call the
 193  * machine-dependent layer to fill those in and make the new process
 194  * ready to run.  The new process is set up so that it returns directly
 195  * to user mode to avoid stack copying and relocation problems.
 196  */
 197 void
 198 vm_fork(struct proc *p1, struct proc *p2, int flags)
 199 {
 200         struct user *up;
 201         struct thread *td2;
 202
 203         if ((flags & RFPROC) == 0) {
 204                 /*
 205                  * Divorce the memory, if it is shared, essentially
 206                  * this changes shared memory amongst threads, into
 207                  * COW locally.
 208                  */
 209                 if ((flags & RFMEM) == 0) {
 210                         if (p1->p_vmspace->vm_refcnt > 1) {
 211                                 vmspace_unshare(p1);
 212                         }
 213                 }
 214                 cpu_fork(p1, p2, flags);
 215                 return;
 216         }
 217
 218         if (flags & RFMEM) {
 219                 p2->p_vmspace = p1->p_vmspace;
 220                 p1->p_vmspace->vm_refcnt++;
 221         }
 222
 223         while (vm_page_count_severe()) {
 224                 vm_wait();
 225         }
 226
 227         if ((flags & RFMEM) == 0) {
 228                 p2->p_vmspace = vmspace_fork(p1->p_vmspace);
 229
 230                 pmap_pinit2(vmspace_pmap(p2->p_vmspace));
 231
 232                 if (p1->p_vmspace->vm_shm)
 233                         shmfork(p1, p2);
 234         }
 235
 236         td2 = lwkt_alloc_thread(NULL, LWKT_THREAD_STACK, -1);
 237         pmap_init_proc(p2, td2);
 238         lwkt_setpri(td2, TDPRI_KERN_USER);
 239         lwkt_set_comm(td2, "%s", p1->p_comm);
 240
 241         up = p2->p_addr;
 242
 243         /*
 244          * p_stats currently points at fields in the user struct
 245          * but not at &u, instead at p_addr. Copy parts of
 246          * p_stats; zero the rest of p_stats (statistics).
 247          *
 248          * If procsig->ps_refcnt is 1 and p2->p_sigacts is NULL we dont' need
 249          * to share sigacts, so we use the up->u_sigacts.
 250          */
 251         p2->p_stats = &up->u_stats;
 252         if (p2->p_sigacts == NULL) {
 253                 if (p2->p_procsig->ps_refcnt != 1)
 254                         printf ("PID:%d NULL sigacts with refcnt not 1!\n",p2->p_pid);
 255                 p2->p_sigacts = &up->u_sigacts;
 256                 up->u_sigacts = *p1->p_sigacts;
 257         }
 258
 259         bzero(&up->u_stats, sizeof(struct pstats));
 260         bcopy(&p1->p_stats->p_prof, &up->u_stats.p_prof,
 261                 sizeof(struct uprof));
 262         bcopy(&p1->p_thread->td_start, &p2->p_thread->td_start,
 263                 sizeof(struct timeval));
 264
 265
 266         /*
 267          * cpu_fork will copy and update the pcb, set up the kernel stack,
 268          * and make the child ready to run.
 269          */
 270         cpu_fork(p1, p2, flags);
 271 }
 272
 273 /*
 274  * Called after process has been wait(2)'ed apon and is being reaped.
 275  * The idea is to reclaim resources that we could not reclaim while
 276  * the process was still executing.
 277  */
 278 void
 279 vm_waitproc(struct proc *p)
 280 {
 281         p->p_stats = NULL;
 282         cpu_proc_wait(p);
 283         vmspace_exitfree(p);    /* and clean-out the vmspace */
 284 }
 285
 286 /*
 287  * Set default limits for VM system.
 288  * Called for proc 0, and then inherited by all others.
 289  *
 290  * XXX should probably act directly on proc0.
 291  */
 292 static void
 293 vm_init_limits(void *udata)
 294 {
 295         struct proc *p = udata;
 296         int rss_limit;
 297
 298         /*
 299          * Set up the initial limits on process VM. Set the maximum resident
 300          * set size to be half of (reasonably) available memory.  Since this
 301          * is a soft limit, it comes into effect only when the system is out
 302          * of memory - half of main memory helps to favor smaller processes,
 303          * and reduces thrashing of the object cache.
 304          */
 305         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_cur = dflssiz;
 306         p->p_rlimit[RLIMIT_STACK].rlim_max = maxssiz;
 307         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_cur = dfldsiz;
 308         p->p_rlimit[RLIMIT_DATA].rlim_max = maxdsiz;
 309         /* limit the limit to no less than 2MB */
 310         rss_limit = max(vmstats.v_free_count, 512);
 311         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_cur = ptoa(rss_limit);
 312         p->p_rlimit[RLIMIT_RSS].rlim_max = RLIM_INFINITY;
 313 }
 314
 315 void
 316 faultin(struct proc *p)
 317 {
 318         if ((p->p_flag & P_INMEM) == 0) {
 319
 320                 ++p->p_lock;
 321
 322                 pmap_swapin_proc(p);
 323
 324                 crit_enter();
 325
 326                 /*
 327                  * The process is in the kernel and controlled by LWKT,
 328                  * so we just schedule it rather then call setrunqueue().
 329                  */
 330                 if (p->p_stat == SRUN)
 331                         lwkt_schedule(p->p_thread);
 332
 333                 p->p_flag |= P_INMEM;
 334
 335                 /* undo the effect of setting SLOCK above */
 336                 --p->p_lock;
 337                 crit_exit();
 338
 339         }
 340 }
 341
 342 /*
 343  * Kernel initialization eventually falls through to this function,
 344  * which is process 0.
 345  *
 346  * This swapin algorithm attempts to swap-in processes only if there
 347  * is enough space for them.  Of course, if a process waits for a long
 348  * time, it will be swapped in anyway.
 349  */
 350 /* ARGSUSED*/
 351 static void
 352 scheduler(void *dummy)
 353 {
 354         struct proc *p;
 355         int pri;
 356         struct proc *pp;
 357         int ppri;
 358
 359         KKASSERT(!IN_CRITICAL_SECT(curthread));
 360 loop:
 361         if (vm_page_count_min()) {
 362                 vm_wait();
 363                 goto loop;
 364         }
 365
 366         pp = NULL;
 367         ppri = INT_MIN;
 368         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 369                 if (p->p_stat == SRUN &&
 370                         (p->p_flag & (P_INMEM | P_SWAPPING)) == 0) {
 371
 372                         pri = p->p_swtime + p->p_slptime;
 373                         if ((p->p_flag & P_SWAPINREQ) == 0) {
 374                                 pri -= p->p_nice * 8;
 375                         }
 376
 377                         /*
 378                          * if this process is higher priority and there is
 379                          * enough space, then select this process instead of
 380                          * the previous selection.
 381                          */
 382                         if (pri > ppri) {
 383                                 pp = p;
 384                                 ppri = pri;
 385                         }
 386                 }
 387         }
 388
 389         /*
 390          * Nothing to do, back to sleep.
 391          */
 392         if ((p = pp) == NULL) {
 393                 tsleep(&proc0, 0, "sched", 0);
 394                 goto loop;
 395         }
 396         p->p_flag &= ~P_SWAPINREQ;
 397
 398         /*
 399          * We would like to bring someone in. (only if there is space).
 400          */
 401         faultin(p);
 402         p->p_swtime = 0;
 403         goto loop;
 404 }
 405
 406 #ifndef NO_SWAPPING
 407
 408 #define swappable(p) \
 409         (((p)->p_lock == 0) && \
 410                 ((p)->p_flag & (P_TRACED|P_SYSTEM|P_INMEM|P_WEXIT|P_SWAPPING)) == P_INMEM)
 411
 412
 413 /*
 414  * Swap_idle_threshold1 is the guaranteed swapped in time for a process
 415  */
 416 static int swap_idle_threshold1 = 2;
 417 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold1,
 418         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold1, 0, "");
 419
 420 /*
 421  * Swap_idle_threshold2 is the time that a process can be idle before
 422  * it will be swapped out, if idle swapping is enabled.
 423  */
 424 static int swap_idle_threshold2 = 10;
 425 SYSCTL_INT(_vm, OID_AUTO, swap_idle_threshold2,
 426         CTLFLAG_RW, &swap_idle_threshold2, 0, "");
 427
 428 /*
 429  * Swapout is driven by the pageout daemon.  Very simple, we find eligible
 430  * procs and unwire their u-areas.  We try to always "swap" at least one
 431  * process in case we need the room for a swapin.
 432  * If any procs have been sleeping/stopped for at least maxslp seconds,
 433  * they are swapped.  Else, we swap the longest-sleeping or stopped process,
 434  * if any, otherwise the longest-resident process.
 435  */
 436 void
 437 swapout_procs(int action)
 438 {
 439         struct proc *p;
 440         struct proc *outp, *outp2;
 441         int outpri, outpri2;
 442         int didswap = 0;
 443
 444         outp = outp2 = NULL;
 445         outpri = outpri2 = INT_MIN;
 446 retry:
 447         for (p = allproc.lh_first; p != 0; p = p->p_list.le_next) {
 448                 struct vmspace *vm;
 449                 if (!swappable(p))
 450                         continue;
 451
 452                 vm = p->p_vmspace;
 453
 454                 switch (p->p_stat) {
 455                 default:
 456                         continue;
 457
 458                 case SSLEEP:
 459                 case SSTOP:
 460                         /*
 461                          * do not swapout a realtime process
 462                          */
 463                         if (RTP_PRIO_IS_REALTIME(p->p_rtprio.type))
 464                                 continue;
 465
 466                         /*
 467                          * YYY do not swapout a proc waiting on a critical
 468                          * event.
 469                          *
 470                          * Guarentee swap_idle_threshold time in memory
 471                          */
 472                         if (p->p_slptime < swap_idle_threshold1)
 473                                 continue;
 474
 475                         /*
 476                          * If the system is under memory stress, or if we
 477                          * are swapping idle processes >= swap_idle_threshold2,
 478                          * then swap the process out.
 479                          */
 480                         if (((action & VM_SWAP_NORMAL) == 0) &&
 481                                 (((action & VM_SWAP_IDLE) == 0) ||
 482                                   (p->p_slptime < swap_idle_threshold2)))
 483                                 continue;
 484
 485                         ++vm->vm_refcnt;
 486                         /*
 487                          * do not swapout a process that is waiting for VM
 488                          * data structures there is a possible deadlock.
 489                          */
 490                         if (lockmgr(&vm->vm_map.lock,
 491                                         LK_EXCLUSIVE | LK_NOWAIT,
 492                                         NULL, curthread)) {
 493                                 vmspace_free(vm);
 494                                 continue;
 495                         }
 496                         vm_map_unlock(&vm->vm_map);
 497                         /*
 498                          * If the process has been asleep for awhile and had
 499                          * most of its pages taken away already, swap it out.
 500                          */
 501                         if ((action & VM_SWAP_NORMAL) ||
 502                                 ((action & VM_SWAP_IDLE) &&
 503                                  (p->p_slptime > swap_idle_threshold2))) {
 504                                 swapout(p);
 505                                 vmspace_free(vm);
 506                                 didswap++;
 507                                 goto retry;
 508                         }
 509
 510                         /*
 511                          * cleanup our reference
 512                          */
 513                         vmspace_free(vm);
 514                 }
 515         }
 516         /*
 517          * If we swapped something out, and another process needed memory,
 518          * then wakeup the sched process.
 519          */
 520         if (didswap)
 521                 wakeup(&proc0);
 522 }
 523
 524 static void
 525 swapout(struct proc *p)
 526 {
 527
 528 #if defined(SWAP_DEBUG)
 529         printf("swapping out %d\n", p->p_pid);
 530 #endif
 531         ++p->p_stats->p_ru.ru_nswap;
 532         /*
 533          * remember the process resident count
 534          */
 535         p->p_vmspace->vm_swrss = vmspace_resident_count(p->p_vmspace);
 536
 537         (void) splhigh();
 538         p->p_flag &= ~P_INMEM;
 539         p->p_flag |= P_SWAPPING;
 540         if (p->p_flag & P_ONRUNQ)
 541                 remrunqueue(p);
 542         (void) spl0();
 543
 544         pmap_swapout_proc(p);
 545
 546         p->p_flag &= ~P_SWAPPING;
 547         p->p_swtime = 0;
 548 }
 549 #endif /* !NO_SWAPPING */